基于電池SOC衰退的換擋規(guī)律

關(guān)鍵詞：新能源汽車；純電動汽車；電池SOC；換擋規(guī)律

0系統(tǒng)效率對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性影響分析

2擋AMT純電動汽車的系統(tǒng)效率主要由電池充放電效率、驅(qū)動電機(jī)效率和變速器效率共同決定。系統(tǒng)效率計(jì)算公式如式（1）所示。

對2擋AMT純電動汽車系統(tǒng)效率的分析需要綜合考慮電池、電機(jī)效率以及變速器在換擋前后的效率變化，其目的是為了確保變速器換擋前后整個系統(tǒng)的效率達(dá)到最高。電機(jī)的效率表示為。電池SOC、電機(jī)輸入功率以及電池溫度是影響電池充放電效率的主要因素，本文為簡化分析，忽略電池溫度的影響。因此，電池的效率可表示為。變速器的效率可表示為。將電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化成車速與加速踏板開度之間的關(guān)系，即可得到當(dāng)前系統(tǒng)效率的計(jì)算公式（2）。

1基于系統(tǒng)效率最優(yōu)的最佳經(jīng)濟(jì)性升擋規(guī)律

對2擋AMT純電動汽車的經(jīng)濟(jì)換擋控制規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)時，需要綜合考慮電池、電機(jī)效率以及變速器在換擋前后的效率變化，以確保變速器換擋前后整個系統(tǒng)的效率最高。根據(jù)公式（1）和（2），可以得到汽車在2個擋位下的系統(tǒng)效率變化曲線，并據(jù)此繪制出電池SOC=0.4和電池SOC=0.7時2擋AMT系統(tǒng)的效率圖（圖1和圖2）。

但是，在汽車行駛過程中，SOC值不斷變化，因此換擋規(guī)律應(yīng)根據(jù)電池SOC的變化進(jìn)行實(shí)時調(diào)整，以提高系統(tǒng)效率。如圖3和圖4所示，在電池SOC分別為0.4和0.7時，2擋AMT的最佳經(jīng)濟(jì)性升降擋曲線表明，電池SOC的變化對經(jīng)濟(jì)換擋規(guī)律有顯著影響：當(dāng)電池SOC小于0.4時，曲線隨SOC的變化較大；而當(dāng)電池SOC大于或等于0.4時，換擋曲線基本隨SOC的增加不發(fā)生明顯變化。這是因?yàn)楫?dāng)電池SOC處于低狀態(tài)時，電池內(nèi)阻較大。

2與傳統(tǒng)換擋規(guī)律的仿真對比分析

為分析采用本文所制定的經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律與傳統(tǒng)換擋規(guī)律對2擋AMT純電動汽車能耗的影響，需在Matlab/Simulink平臺上進(jìn)行仿真和分析。為使模擬更加接近汽車的實(shí)際工作情況，本文構(gòu)造了UDDS+NYCC+UDDS+HWFET+NYCC+HWFET組合循環(huán)工況，分別對本文所制定的2擋AMT最佳經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律和傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律進(jìn)行仿真對比分析。結(jié)果表明，本文提出的考慮電池SOC換擋規(guī)律對于提高系統(tǒng)效率更為顯著。圖5、6、7分別對比了2種換擋規(guī)統(tǒng)律下電機(jī)轉(zhuǎn)矩、SOC消耗和能量消耗的變化情況。

表1列出了在UDDS+NYCC+UDDS+HWFET+NYCC+HWFET綜合循環(huán)工況下的整車能耗對比。從中可以看出，采用本章提出的換擋規(guī)律，整個循環(huán)工況下電池剩余SOC為0.372，消耗能量為8.42kWh；而采用傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)換擋規(guī)律，整個循環(huán)工況下電池剩余SOC為0.352，消耗能量為8.59kWh。因此，在循環(huán)工況下，本文制定的考慮電池SOC系統(tǒng)效率的經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律相較于傳統(tǒng)基于電機(jī)高效換擋規(guī)律具有更明顯的節(jié)能效果，能更好地節(jié)省2擋AMT純電動汽車的能量消耗，延長汽車的行駛里程，從而解決目前電動汽車行駛里程不足的缺陷。

3小結(jié)

本文在驅(qū)動工況下推導(dǎo)了系統(tǒng)效率的理論計(jì)算公式，并分析了系統(tǒng)效率對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響。根據(jù)系統(tǒng)效率制定了在電池SOC分別為0.4和0.7時，2擋AMT的最佳經(jīng)濟(jì)性升降擋曲線，并繪制了不同電池SOC下2擋AMT最佳經(jīng)濟(jì)性升降擋規(guī)律圖，分析了電池SOC的變化對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響。此外，還對所提出的考慮電池SOC變化系統(tǒng)效率的經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明，本文制定的考慮電池SOC系統(tǒng)效率的經(jīng)濟(jì)性換擋規(guī)律相較于傳統(tǒng)基于電機(jī)高效換擋規(guī)律具有更明顯的節(jié)能效果，更能提高整車經(jīng)濟(jì)性。